孫亮

化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指根據(jù)化學(xué)問(wèn)題和條件設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方案，并通過(guò)運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，正確選擇和使用實(shí)驗(yàn)器材，確定或調(diào)整實(shí)驗(yàn)步驟，捕捉相關(guān)信息，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而獲得化學(xué)知識(shí)和方法，達(dá)到解決化學(xué)問(wèn)題的手段。那么，怎樣才能讓初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在構(gòu)建有效課堂中發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)呢？通過(guò)探索和總結(jié)，筆者認(rèn)為，大致可從以下三個(gè)方面來(lái)談一談自己在研究中的實(shí)施過(guò)程和方法：一是增設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，解決疑點(diǎn)，幫助學(xué)生構(gòu)建正確科學(xué)的知識(shí)體系；二是探索多種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)形式，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新精神；三是指導(dǎo)學(xué)生多樣化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐能力。

幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科教育的源泉，是訓(xùn)練科學(xué)方法的有效途徑，是形成化學(xué)知識(shí)體系的必由之路。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，能夠幫助學(xué)生加深對(duì)客觀知識(shí)的認(rèn)識(shí)，有效構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系。

創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，直觀展示，提高學(xué)生的認(rèn)知效率 人的認(rèn)知過(guò)程是從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)，是一個(gè)從感知上升到抽象的過(guò)程?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性，起著其他教學(xué)方法不可替代的作用。比如，死灰復(fù)燃實(shí)驗(yàn)可以直觀地展現(xiàn)氧氣的助燃性。這樣的例子還有很多，如學(xué)生在剛學(xué)化學(xué)時(shí)對(duì)溶解屬于物理變化不理解，教師如何講解、強(qiáng)調(diào)都沒用，但在做了硫酸銅晶體溶于水呈藍(lán)色溶液的實(shí)驗(yàn)后立即理解原物質(zhì)仍然存在。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，能將此類現(xiàn)象直觀地展現(xiàn)給學(xué)生看，達(dá)到事半功倍的效果——改變枯燥的學(xué)習(xí)過(guò)程，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)比分析，使學(xué)生理解知識(shí)的本質(zhì) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是一種感性的活動(dòng)過(guò)程，也是一種理性的思維活動(dòng)過(guò)程。一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以讓知識(shí)清晰呈現(xiàn)，讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)知識(shí)，抓住本質(zhì)。案例一：實(shí)驗(yàn)探究二氧化碳通入紫色石蕊試液，石蕊變紅。第一步，提出問(wèn)題：“是什么物質(zhì)使石蕊變紅？”第二步，實(shí)驗(yàn)、觀察（設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)）。第三步，實(shí)驗(yàn)事實(shí)及其處理。第四步，結(jié)論：通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，二氧化碳能與水發(fā)生反應(yīng)生成碳酸，碳酸使石蕊試液變紅。學(xué)生通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)操作，收集并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生從現(xiàn)象描述觸及本質(zhì)，幫助學(xué)生由表及里地理解知識(shí)，得出正確結(jié)論，從而理解知識(shí)的實(shí)質(zhì)，最終構(gòu)建新知。

培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新精神

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)類型可以分為“探究型（啟發(fā)型）”“驗(yàn)證型”和“應(yīng)用型”三類。這三類化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)均有助于學(xué)生解決各種化學(xué)問(wèn)題。根據(jù)不同的情況，我們可以因材施教，設(shè)計(jì)不同方法以獲取實(shí)驗(yàn)的實(shí)效性。

探究型化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的提出及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 提出這類問(wèn)題的目的是通過(guò)模擬來(lái)體驗(yàn)科學(xué)家探索的過(guò)程，培養(yǎng)科學(xué)探究的能力和方法，直接或間接地為化學(xué)科學(xué)概念、理論或假說(shuō)的建立、形成和發(fā)展提供重要的化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)。案例二：實(shí)驗(yàn)探究氫氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)。提出問(wèn)題：如何證明CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)？結(jié)論：如能發(fā)生反應(yīng)，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)會(huì)隨氣體的減少而減小，使小橡皮泡變大。學(xué)生在老師的啟發(fā)下，根據(jù)“產(chǎn)生壓強(qiáng)差原理”設(shè)計(jì)出幾種實(shí)驗(yàn)裝置。若發(fā)生反應(yīng)就會(huì)看到，氣球膨脹、水倒流、水位變化、瓶子變扁等現(xiàn)象。在探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生首先要學(xué)會(huì)觀察模仿，再學(xué)習(xí)移植現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方案，然后再通過(guò)理性思維對(duì)它們進(jìn)行周密思考和精心設(shè)計(jì)，聯(lián)想遷移，刻苦探索，逐漸在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)自己的個(gè)性。探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維方面有其得天獨(dú)厚的條件。

驗(yàn)證型化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的提出及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 提出這類問(wèn)題的目的是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)者的理論推斷或假設(shè)，側(cè)重于從已有知識(shí)或生活積累出發(fā)。案例三：實(shí)驗(yàn)探究二氧化碳的性質(zhì)。提出問(wèn)題：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳的性質(zhì)？二氧化碳是一種生活中常見的物質(zhì)，雪碧中就會(huì)逸出二氧化碳?xì)怏w。學(xué)生紛紛提出自己的想法，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)。由于是用雪碧瓶中搖出的氣體來(lái)做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生覺得特別新鮮，學(xué)起來(lái)也興趣盎然。由此可見：驗(yàn)證型化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題往往是重新認(rèn)識(shí)已有知識(shí)，若僅僅紙上談兵，學(xué)生會(huì)感覺枯燥乏味。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證自己的理解從而形成新知，通過(guò)活動(dòng)幫助學(xué)生養(yǎng)成尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和創(chuàng)新能力，養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)。

應(yīng)用型化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的提出及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) “化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)理論賴以產(chǎn)生的基礎(chǔ)，是化學(xué)理論運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐的橋梁和中介?！碧岢鲞@類問(wèn)題的目的是，通過(guò)理論運(yùn)用于實(shí)踐，尋找解決問(wèn)題的有效途徑，側(cè)重于從聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際出發(fā)。案例四：①金屬為什么生銹如何防護(hù)？②什么物質(zhì)可降低土壤酸性，什么物質(zhì)可治療胃酸過(guò)多？③滅火的方法有哪些？為什么？

事實(shí)表明：如果學(xué)生的思維缺少了應(yīng)有的碰撞，就難以激起他們真正的探究熱情，不利于學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)與發(fā)展；如果我們可以讓學(xué)生利用生活中的材料來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)自己的想法，就會(huì)使學(xué)生的思維得到發(fā)展與提高。

提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐能力

化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容一般可分為實(shí)驗(yàn)原理（反應(yīng)條件）、實(shí)驗(yàn)裝置（實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)）、實(shí)驗(yàn)步驟和操作方法等。教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)細(xì)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，尋找相關(guān)信息，確立探究方案，使學(xué)生思維清晰，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效性。

實(shí)驗(yàn)原理的探究 案例五：實(shí)驗(yàn)二氧化碳制取的研究。提出問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)室用什么方法制備CO2最適宜，為什么？學(xué)生想法：①木炭燃燒；②高溫煅燒石灰石；③大理石與稀鹽酸反應(yīng)……交流反思：制得氣體可能不純，條件較難滿足。提供藥品：塊狀大理石、碳酸鈣粉末、稀鹽酸、稀硫酸、濃鹽酸。學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)：①稀鹽酸和大理石；②稀鹽酸和碳酸鈣粉末；③稀硫酸和大理石；④稀鹽酸和石灰石。學(xué)生的結(jié)論：塊狀的大理石或石灰石反應(yīng)持續(xù)速度適中。筆者認(rèn)為：本課的選材源于學(xué)生的生活實(shí)際，從提出課題、提出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、反思、實(shí)現(xiàn)知識(shí)的形成，整個(gè)過(guò)程一氣呵成。學(xué)生們?cè)谔骄繉W(xué)習(xí)中深切地體會(huì)到化學(xué)探究的樂(lè)趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒被激發(fā)，提高了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，掌握了科學(xué)方法，成功完成了預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

實(shí)驗(yàn)裝置的探究 案例四：探究二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法的裝置。首先，提出問(wèn)題：“能不能用制氧裝置來(lái)制二氧化碳呢？”讓學(xué)生從反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件入手選擇所需裝置；教師接著展示先輩發(fā)明的啟普發(fā)生器，激起學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的興趣；然后，師生一起討論如何分離二氧化碳的兩種反應(yīng)物，要求在前面幾套裝置中進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到相同效果。此處問(wèn)題的難度較大，需要遞進(jìn)式思考。最后形成結(jié)論：①將固體擱置在液體中間，加一個(gè)隔板，使之不能參與反應(yīng)；②利用變大的氣壓將液體壓回到一個(gè)容器中，使固液分離（加一個(gè)長(zhǎng)頸漏斗，伸入液體中）；③控制氣壓變化使固液接觸或分離（加一個(gè)彈簧夾）……實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生以一個(gè)目標(biāo)作為思維起點(diǎn)，沿著不同方向，提出各種設(shè)想，尋找各種途徑，設(shè)計(jì)解決具體問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)發(fā)散思維和集中思考來(lái)歸納出一個(gè)最優(yōu)化的答案。要讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到在實(shí)際應(yīng)用中去，使學(xué)生能夠更好地做到學(xué)以致用，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣更大了。在教師的啟發(fā)和引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)類似科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程，分析原理，應(yīng)用知識(shí)，不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)出他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性。學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的熱情高漲，有利于學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)與發(fā)展，能提高課堂學(xué)習(xí)效率。讓學(xué)生利用生活中的材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)自己的想法，使學(xué)生的思維得到發(fā)展，提高其分析解決問(wèn)題能力，增強(qiáng)其實(shí)踐能力，提高了其思維能力和創(chuàng)造能力，他們的綜合素養(yǎng)也得以全面提升。

（作者單位：江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)星海學(xué)校）